Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://www.abitu.ru/en2002/closed/viewwork.html?thesises=150 Дата изменения: Fri May 5 15:24:50 2006 Дата индексирования: Tue Oct 2 03:49:16 2012 Кодировка: koi8-r Поисковые слова: rho ophiuchi

Программное управление тепловыми режимами тепловыделяющих объектов
Характеристики электронного оборудования обычно существенно зависят от
их рабочей температуры. Эта температура определяется температурой
окружающей среды, интенсивностью теплообмена между оборудованием и средой,
и интенсивностью тепловыделения в оборудовании. В некоторых случаях
мощность элементов оборудования должна периодически изменяться во времени.
Это вызывает колебания температуры объектов. При этом отклонения
температуры от среднего значения не должны превышать предельно допустимых
значений. Требования по качеству термостатирования в некоторых случаях
бывают очень жесткими - предельные отклонения температуры не должны
превышать десятых долей градуса. При мощностях порядка 100 Вт и более это
обеспечить достаточно сложно.

Цель настоящей работы - исследование процессов отвода тепла от мощных
тепловыделяющих элементов, процессов распределения теплоты в плитах
теплопроводных материалов и управления этими процессами.

В данной работе рассматриваются проблемы термостатирования
тепловыделяющих элементов с большой площадью поверхности. Такими элементами
могут быть полупроводниковые приборы (транзисторы, тиристоры, диоды),
резисторы, находящиеся в мощных и прецизионных приборах, где необходимо
точное соблюдение температурного режима. Необходимость использования систем
точного термостатирования возникает, в частности, в приборах, используемых
в военной и космической промышленности. В данной работе исследуется частный
случай этой проблемы, термостатирование мощного диода, однако при небольшой
доработке описанный здесь метод, прибор, и программное обеспечение могут
быть использованы и для других целей, таких как управление температурным
режимом в системе устройств, настройка и тестирование теплоотводящих
элементов (тепловых труб), исследование электрических, механических и
тепловых характеристик электронных компонентов и др.
В этой работе сформулированы принципы высокостабильного
термостатирования объектов с использованием дополнительных устройств и
компьютера, управляющего их работой. Описание этих устройств и ПО я
привожу в работе.

Работа состоит из двух частей. В первой части я теоретически рассматриваю
данную проблему и провожу расчеты. Во второй части я рассматриваю
практические методы термостатирования.
Создана программа, позволяющая прогнозировать температурные режимы
тепловыделяющих объектов в нестационарных условиях, определяемых
непостоянством тепловыделения в объекте. Расчеты, проведенные с помощью
этой программы, показали, что постоянство температуры термостатирующей
плиты, на которой крепятся объекты тепловыделения, при переменном
тепловыделении не обеспечивает требуемого качества термостатирования
объекта. Из расчетов также следует, что можно существенно повысить качество
термостатирования, если температуру термостабилизирующей плиты не
поддерживать постоянной, а изменять по определенному закону, причем, начало
изменения температуры плиты должно происходить на некоторое время раньше,
чем произойдет изменение тепловыделения объекта.
Устройством, позволяющим легко в широких пределах изменять температуру
плиты путем изменения термического сопротивления между плитой и охлаждающей
средой, может быть контурная тепловая труба. Достоинством системы
терморегулирования на контурных тепловых трубах являются малые затраты
энергии на регулирование (несколько Ватт при передаваемой мощности
несколько сотен Ватт), а также отсутствие движущихся частей, что определяет
высокую надежность системы.
При заданном циклическом тепловыделении объекта необходимый закон
изменения температуры плиты можно было бы предварительно рассчитать с
помощью созданной программы и проверить его эффективность в ходе
предварительных экспериментов. Однако, учитывая индивидуальность некоторых
параметров системы (например, значения контактных термических
сопротивлений), а также возможность изменения их значений со временем, этот
путь признан нецелесообразным. Независимое задание закона изменения
температуры плиты может привести к неуправляемым колебаниям температуры.
Принято решение проводить компьютерное управление температурным режимом
объекта. В ходе такого управления с помощью созданной программы при
заданном законе тепловыделения рассчитывается такой режим регулирования,
который обеспечивает минимальную температурную нестабильность объекта. В
ходе реализации этого регулирования отличия показаний датчиков температуры
от значений, предсказанных программой, являются основанием для
автоматического изменения в программе значений поправочных коэффициентов к
некоторым параметрам системы.
В работе представлено принципиальное описание аппаратного обеспечения,
позволяющего реализовать описанное управление. Создана программа для работы
этого аппаратного обеспечения, позволяющая реализовать взаимосвязь между
объектом и компьютером. В настоящее время проводится монтаж аппаратного
обеспечения. После его завершения предполагается провести отладку системы и
внести необходимые коррективы в программном обеспечении.
По завершении работ предполагается провести испытания при разнообразных
законах изменения тепловой нагрузки. Особое внимание предполагается уделить
способности системы подавлять резонансные температурные колебания.